Одношарошечное долото для планетарного бурения
Изобретение относится к породора^ушающим инструментам для планетарного буг^ния. Цель - повышение скорости бурения и ресурса долота путем увеличения удельных нагрузок на забой и повышения стойкости породоразрушающих злементов.Долото содержит корпус 1 с промывочными каналами 2 и 3. цапфу 4, размещенную под углом относительно оси корпуса, и шарошку 5. Наружная поверхность шарошки 5 обра-, зована сферой 6. усеченной верхним 7 и нижним 8 основаниями. Нижнее основание 8 выполнено в виде плоскости, размещен- • ной на диаметре сферы 6 перпендикулярно оси 9 цапфы 4. На сфере 6 и нижнем основании 8 установлены породоразрушающие элементы 10 и 11. Породоразрушающие злементы 11 нижнего основания 8 размещены по его периметру в один ряд. Нижнее основание 8, равйое наибольшему диаметру шарошки 5, обеспечивает при планетарном бурении разрушение наибольшей площади забоя, а расположение породоразрушающих злементов 11 в один ряд обеспечивает увеличение удельных нагрузок на забой. 2 ил.Я
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
1 (5ою Е 21 8 10/08
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
° Ю
Ьа
Ъ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (2 1) 4498616/03 (22) 24.10.88 (46) 30.01.92. Бюл. Ю 4 (71) Государсгвенный научно-Исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности "Укргипрониинефть"
{72) Я,8.Кунцяк, Ю.B.Дубленич, Я.С.Гаврилов, А.А.Рыбалка; B.А.Высоцкий и И.АЯершиков (53) 622.24.051 5@088.8) (56) Авторское свидетвльство СССР
М 1234569, кл. Е 21 8 10/08. 1963. (54) ОДНОШАРОШЕЧНОЕ ДОЛОТО ДЛЯ . ПЛАНЕТАРНОГО БУРЕНИЯ (57) Изобретение. относится к породоразрушакицим инструментам для планетарного бурения. Цель — повышение скорости буреs peeyyca долота путeM увеличения удельных нагрузок на забой и повышения стойкости породоразрушающих элементов..Я2(1709057 А1
Долото содержит корпус 1 с промывочными каналами 2 и 3. цапфу 4, размещенную под углом относительно оси корпуса, и шарошку
5. Наружная поверхность шарошки. 5 обра-. зована сферой 6, усеченной верхним 7 и нижним 8 основаниями. Нижнее основание
8 выполнено в виде плоскости, размещенной на диаметре сферы 6 перпендикулярно оси 9 цапфы 4. На сфере 6 и нижнем основании 8 установлены породоразрушающие элементы lO и 11. Породоразрушающие элементы 11 нижнего основания 8.размещены по его периметру е один ряд. Нижнее основание 8. равное наибольшему диаметру шарошки 5, обеспечивает при планетарном бурении разрушение наибольшей площади забоя, а расположение породоразрушающих элементов 11 в один ряд обеспечивает увеличение удельных нагрузок на забой. 2 ил.
1709057
Изобретение относится к буровой технике, а именно к породоразрушающим инструментам для буровых агрегатов планетарного типа.
Цель изббретения — повышение скорости бурения и ресурса долота путем увеличения удельных нагрузок на забой и повышения стойкости нородоразрушающих элементов.
На фиг.1 изображено одношарошечное долото для планетарного бурения, общий вид; на фиг,2 — вид по стрелке А на фиг.1.
Корпус 1 долота имеет центральный 2 и радиальный 3 промывочные каналы, цапфу
4, размещенную под углом относительно оси корпуса 1, и жестко связанную с ним шарашку 5. Наружная поверхность шарошки 5 образована сферой 6, усеченной верхним 7 и нижним 8 основаниями. Нижнее основание 8 выполнено в виде плоскости, размещенной на диаметре сферы 6 перпендикулярно оси 9 цапфы 4. На сферической поверхности 6 и нижнем основании установлены породоразрушающие элементы 10 и 11. Породоразрушающие элементы 11 нижнего основания 8 размещены по вго периметру в один ряд, . Одношарошечное долото для планетарного бурения работает следующим образом.
При спуске в скважину агрегата для планетарного бурения долото присоединяют к валу забойного двигателя. В процессе бурения долоту сообщают вращение вокруг оси забойного двигателя и "одновременно вокруг оси агрегата. В результате упора породоразрушающих элементов 11 в забой скважины шарошка 5 перекатывается по забою с одного породоразрушающего элемента на другой, совершая сложное движение по траекториям, описываемым эпи- или гипоциклоидами, форма которых зависит от соотношения относительной (создаваемой забойным двигателем) и переносной (создаваемой ротором буровой установки) скоростей. При этом порода разрушается дроблением за счет динамических ударов породоразрушающих элементов 11 по забою и скалыванием за счет их частичного проскальзывания в результате наклона оси цапфы 4 и соответственно шарошки 5 относительно оси корпуса 1 долота..
Поскольку диаметр нижнего основания
8 шарового слоя равен наибольшему диаметру шарошки 5, обеспечивается во время планетарного бурения разрушение наибольшей площади забоя, а характер перемещения шарошки 5 по забою (совмещение вращения вокруг оси цапфы 4, относительного движения вокруг оси корпуса 1 долота
15
25 а агрегат в целом испытывает существенные
45
55
40 и переносного движения вокруг оси агрегата) определяет процесс формирования плоского забоя, Для того, чтобы увеличить удельные нагрузки, действующие в зоне контакта породоразрушающих элементов
11 с забоем, их количество должно быть минимальным. В предлагаемой конструкции одношарошечного долота с учетом описанного характера перемещения шарашки
5 по забою этому условию соответствует расположение породоразрушающих элементов 11 только по периферии нижнего основания 8 шарошки 5, а количество породоразрушающих элементов 11 выбирается из условия обеспечения максимального ресурса вооружения шарошки 5, Породоразрушающие элементы 10 формируют ствол скважины, и благодаря их расположению по сферической поверхности шарового слоя обеспечивается постоянный контакт со стенками скважины. Учитывая, что при планетарном бурении скважины большого диаметра шарошка 5 перемещается со значительной окружной скоростью, поперечные колебания, то для повышения ресурса долота путем предотвращения разрушения породоразрушающих элементов
10 вследствие ударов о стенки скважины они выполнены с незначительным вылетом, гораздо меньшим вылета породоразрушающих элементов 11., Предлагаемое одношарошечное долото для планетарного бурения имеет следующие -преимущества в сравнении с прототипом: обеспечивается повышение механической скорости при бурении скважин большого диаметра за счет увеличения удельных нагрузок на забой в условиях ограниченной общей осевой нагрузки на долото; обеспечивается увеличение ресурса долота за счет повышения стойкости породоразрушающих элементов вооружения шарошки; достигается экономия твердосплавного вооружения; предотвращается возможность искривления ствола скважины за счет снижения общей осевой нагрузки;
Формула изобретения
Одношарошечное долото для планетарного бурения, включающее корпус с промывочными каналами; цапфу, размещенную наклонно относительно оси корпуса, и установленную на цапфе шарошку с наружной поверхностью; образованной сферой, усеченной верхним и нижним основаниями, и породоразрушающие элементы, установленные на сфере и нижнем основании, о тличаю ееся тем,что,сцельюповышения скорости бурения и ресурса долота пу1709057
Составитель А.Николаев
Техред М.Моргентал, Корректор О,Кравцова
Редактор Л,Пчолинская
Заказ 444 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям,и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;, 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 тем увеличения удельных нагрузок на забой и повышения стойкости породоразрушающих элементов, нижнее основание выполнено в виде плоскости, размещенной на диаметре сферы перпендикулярно оси цапфы, а породоразрушающие элементы нижнего основания размещены по его периметру в один ряд.
